上海市高三物理二轮复习讲义第二单元相互作用
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第二单元相互作用
目录
第1讲生活中常见的力 (1)
第2讲力的合成与分解 (6)
第3讲共点力的平衡 (11)
第4讲实验:探究弹簧弹力与形变量的关系 (14)
第5讲实验:探究两个互成角度的力的合成规律 (18)
课标要求:
1.认识重力、弹力与摩擦力。
通过实验,了解胡克定律。
知道滑动摩擦和静摩擦现象,能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。
2.通过实验,了解力的合成与分解,知道矢量和标量。
能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。
知识结构
第1讲生活中常见的力
内容梳理
【概念规律】
1.力的概念
力的本质是__________间的相互作用,力的作用效果是形变和__________。
2.重力
(1)重力是物体在地面附近由地球__________而产生的力。
大小:G=mg,方向__________,作用点为重心。
(2)形状规则、质量分布均匀的物体,重心就在其__________。
可以使用__________法确定不规则薄板形物体的重心。
注意:重心不一定在物体上。
3.弹力
(1)定义:发生__________的物体,由于要恢复原状,会对引起形变的物体施加力的作用。
(2)产生条件:物体间直接接触且发生__________。
(3)方向:总是指向发生弹性形变物体恢复原状的方向,即与施力物体形变的方向__________。
压力与支持力的方向与支持面__________,绳子拉力的方向沿__________方向。
(4)作用点:物体与物体的接触点或接触面上。
(5)弹簧弹力的大小:胡克定律F=kx,其中k为弹簧的____________________,单位是__________。
4.摩擦力
(1)定义:两个相互__________的物体发生相对运动或具有相对运动的趋势时,就会在接触面上产生__________相对运动或相对运动趋势的力。
(2)产生条件:①接触面__________;②接触面间有__________(即需要相互接触且接触面间有挤压);③两物体间有相对运动或相对运动趋势,有相对运动时为__________,有相对运动趋势时为__________。
(3)方向:与支持面相切且与物体相对运动或__________的方向相反。
(4)作用点:物体与物体的接触面或接触点上。
(5)大小:滑动摩擦力的大小为F f=__________,μ为动摩擦因素;静摩擦力的大小存在最大,称为__________静摩擦力,通常情况下略大于滑动摩擦力的大小。
答案:1.物体与物体改变物体运动状态
2.吸引竖直向下几何中心悬挂
3.弹性形变弹性形变相反垂直绳劲度系数 N/m
4.接触阻碍粗糙压力滑动摩擦力静摩擦力相对运动趋势 μF N最大【问题情境举隅】
平衡之美
技巧表演者通过巧妙改变身体姿态,实现了在细小的支撑杆上达到平衡。
故宫博物院里陈列着1895年“光绪御制”的歌器,注入不同量的水能实现“虚则倾,中则正,满则覆”。
微小形变
生活中有些物体受力后发生的形变很明显,但是另一些物体受力后发生的形变不
明显,很难直接观察,需要借助仪器来放大。
譬如利用激光笔放大桌面的形变,利用
细管放大玻璃瓶的形变。
无处不在的摩擦
生活中摩擦力无处不在,在摩擦力的“帮助”下,让生活变得更好。
譬如利用扫帚扫
地,借助“擦窗神器”可以一次擦玻璃窗的两面,使用黑板擦能轻松地擦除粉笔字迹。
无处不在的弹簧
弹簧在生活中有着广泛的应用。
自动圆珠笔内部的弹簧能控制笔芯伸缩,自行车
坐垫下的弹簧、摩托车车身上弹簧都能起到缓冲减震的作用,自行车闸把和车轮
闸皮支架上安装的扭转弹簧都能起到复位的作用。
关键点拨
重力
【例题1】如图所示,公园里有一仿制我国古代歌器的U形水桶,桶可绕水平轴转动,
水管口持续有水流出,过一段时间桶会翻转一次,决定桶能否翻转的主要因素是( )
A.水桶自身重力的大小
B.水管每秒出水量的大小
C.水流对桶撞击力的大小
D.水桶与水整体的重心高低
课堂笔记:
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弹力有无的判断
【例题2】如图所示,各接触面均光滑,A、B间无弹力作用的是( ) 课堂笔记:
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(1)条件法:根据弹力产生的条件直接判断(直接接触和弹性形变)。
(2)假设法:微小形变难以直接判断时,先假设有弹力存在,然后判断是否与物体的
实际情况相符合,符合就存在,反之就不存在。
(3)状态法:根据物体的运动状态进行受力分析,判断是否需要弹力,物体才能保持
该运动状态。
胡克定律
【例题3】如图所示,某物理兴趣小组利用自制测力计测量物体的重力。
将弹簧A端
悬挂起来,当B没有悬挂重物时正对着刻度尺的零刻度线,挂上100 N的重物时,B
端正对着刻度20 cm处,全过程都在该弹簧的弹性限度内。
求:
(1)该弹簧的劲度系数;
(2)若自由端B所对刻度是18 cm,这时弹簧下端挂的物体重力多大?
课堂笔记:
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静摩擦力
【例题4】如图所示,用手握住杯子使其竖直静止于空中。
则( )
A.杯子受到的摩擦力方向竖直向下
B.杯子受到的摩擦力大小与重力大小相等
C.手握得越紧,杯子受到的摩擦力越大
D.手握得越紧,杯子和手之间的摩擦力越大
课堂笔记:
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【点拨2】判断静摩擦力存在的方法
(1)假设法:假设接触面光滑→不发生相对滑动→无相对运动趋势→无静摩擦力,假
设接触面光滑→发生相对滑动→有相对运动趋势→有静摩擦力→与相对运动趋势
方向相反。
(2)状态法:根据平衡条件、牛顿第二定律判断。
(3)牛顿第三定律法:分析受力少的物体受到的静摩擦力方向,在根据牛顿第三定
律确定另一个物体受到的静摩擦力方向。
滑动摩擦力
【例题5】如图所示,重为100 N的木箱放在水平地面上,某同学用30 N的水平力向
右推动木箱,使其做匀速直线运动。
(最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力)
(1)求木箱与地面之间的动摩擦因数;
(2)如果用20 N的水平推力去推这个静止的木箱,木箱能否被推动?说明理由。
课堂笔记:
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【点拨3】根据F f=μF N来计算滑动摩擦力的注意事项:
(1)μ为动摩擦因数,与接触面的材料、粗精程度有关。
(2)F N不一定等于物体的重力。
(3)滑动摩擦力略小于最大静摩擦力,一般情况,可以认为两者近似相等。
过关演练
【经典过关】
1.如图所示,两名运动员分别用背越式和跨越式跳高,画出他们过杆时重心的大致
位置。
你认为哪种过杆姿势能获得更好的成绩?说明理由。
2.如图所示,篮球比赛中,为闪躲防守队员,持球者将球经击地后传给队友,则水平
地面对篮球的支持力是由( )
A.篮球的形变而产生,方向斜向下
B.地面的形变而产生,方向斜向下
C.篮球的形变而产生,方向竖直向下
D.地面的形变而产生,方向竖直向下
3.如图(a)所示,分别用F=50 N的力拉弹簧的两端;如图(b)所示,将弹簧一段固定,
另一端用力拉弹簧。
弹簧的劲度系数为500 N/m。
这两种拉弹簧的方式,弹簧的
伸长量是否相同?如果相同,需说明理由,并求出弹簧的伸长量;如果不相同,分别求
出两种方式弹簧的伸长量。
4.如图所示,在水平桌面上放置一张白纸,用杯子压住白纸。
现向右轻轻拉白纸,白
纸未被拉动。
则( )
A.杯子受到向右的摩擦力
B.杯子受到向左的摩擦力
C.桌面受到向右的摩擦力
D.桌面受到向左的摩擦力
5.如图所示,一物块放在倾斜的木板上,当木板的倾角增大时,物体由静止变为运动,
发现倾角θ为30∘和37∘时,物块所受摩擦力的大小恰好相等,则物块与木板间的动
摩擦因数为( )
A.1
2B.√3
3
C.5
8
D.3
4
【综合演练】
攀岩运动
攀岩是一项在天然岩壁或人工岩壁上向上攀爬的运动项目,通常被归类为极限运动。
攀岩运动要求人们在各种高度及不同角度的岩壁上,连续完成转身、引体向上、腾挪甚至跳跃等惊险动作,集健身、娱乐、竞技于一身,被称为“峭壁上的芭蕾”。
1.如图所示,攀岩运动员正在攀登峭壁时,不小心碰落了一块石头,9 s后运动员听到石头落地的声音,9 s时间是否可以作为石头下落的时间,说明理由,并估算运动员所处的高度。
(声音在空气中传播的速度约为330 m/s)
2.如图所示,攀岩运动员处于静止状态,以运动员为对象,岩壁对运动员手、足部均有作用力,画出运动员受到的弹力和摩擦力的示意图。
3.如图所示,徒手攀岩运动员连同装备总质量为160 kg,此时他的手受到的拉力和脚受到的作用力恰好通过他的重心,手和脚受到的作用力可以认为沿手臂和腿的方向,两力大致垂直,则手和脚受到的总作用力为__________N,其中手受到的拉力约为__________N。
(g取10 m/s2)
第2讲力的合成与分解
内容梳理
【概念规律】
1.合力与分力
(1)定义:如果一个力作用产生的效果与几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的__________,那几个力叫做这一个力的__________。
(2)关系:合力与分力的关系体现了__________的物理思想方法。
2.力的合成
(1)共点力:作用在物体上__________,或者力的作用线可以相交于__________的力。
(2)定义:求几个力的__________的方法。
可以用以这两个力为(3)平行四边形定则:两个共点力F1、F2的合力F
合
__________构成的平行四边形的__________表示,如图所示。
≤__________,即两个力大小不(4)两个共点力的合力大小范围:__________≤F
合
变时,其合力随夹角的增大而__________。
3.力的分解
(1)定义:把一个力用几个同时作用的力来替代的方法。
力的分解是力的合成的__________。
(2)原则:在实际问题中可以根据力的实际作用__________来确定分力的方向,再用__________求出分力。
答案:1.合力分力等效替代
2.同一点同一点合力邻边对角线|F1−F2| F1+F2减小
3.逆运算效果平行四边形定则
【问题情境举隅】
竞技运动
体操吊环比赛中双手与身体形成十字保持平衡,拔河比赛中运动员以后仰的姿态集中力量。
生活中的刀具
用斧头砍柴、菜刀切肉,它们都能轻松地?开物体(图1)。
生产中的机械
千斤顶可以支撑起几吨重的汽车,起重机可以轻松吊起集装箱(图2)。
关键点拨
求合力
【例题1】右图为来制作豆腐的石磨。
木柄AB静止时,连接AB的轻绳处于绷紧状态。
O点是三根轻绳的结点,F、F1和F2分别表示三根绳的拉力大小,F1=F2,且
∠AOB=60∘。
则( )
A.F=F1
B.F=2F1
C.F=3F1
D.F=√3F1
课堂笔记:
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【点拨1】方法一:解析法
根据平行四边形定则作出力的示意图,利用勾股定理、三角函数等方法求出合力。
方法二:图像法
作出力的图示,利用平行四边形定则作出合力,用刻度尺量出线段的长度,在根据
标度算出合力的大小。
按效果分解
【例题2】明代宋应星在《天工开物》一书中描述了测量弓力的方法:“以足踏弦就
地,秤钧搭挂弓腰,弦满之时,推移秤锤所压,则知多少。
”如图所示,假设弓满时,弓弦
弯曲的夹角为θ,秤钩与弦之间的摩擦不计,弓弦的拉力即弓力,满弓时秤钩的拉力
大小为F,则( )
A.F一定,θ越小,弓力越大
B.θ一定,弓力越大,F越小
C.弓力一定,θ越大,F越大
D.θ一定,F越大,弓力越大
课堂笔记:
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【点拨2】按力的作用效果分解力的一般思路
(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向;
(2)根据两个分力的方向,利用平行四边形定则作出力的示意图;
(3)把力的计算转化为边和角的计算,利用勾股定理、三角函数等方法求出分力。
正交分解法
【例题3】如图所示,质量为M的斜面体A放在粗糙水平面上,用轻绳拴住质量为m的
小球B置于斜面上,整个系统处于静止状态,已知斜面倾角及轻绳与竖直方向夹角均为θ=30∘。
不计小球与斜面间的摩擦,求:
(1)轻绳对小球的作用力大小;
(2)斜面体对水平面的压力大小;
(3)斜面体与水平面间的摩擦力大小。
课堂笔记:
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【点拨3】力的正交分解法
(1)选取坐标轴的正方向建立直角坐标系,让尽量多的力落在坐标轴上;
(2)如图所示,分别将各力沿x轴和y轴的两个方向分解。
F=√F x2+F y2,tan θ=F x F y
过关演练
【经典过关】
1.两个共点力的大小分别为8 N和13 N,则这两个共点力的合力的最小值是( )
A.0 N
B.4 N
C.5 N
D.8 N
2.如图所示,医生在治疗腿脚骨折时常用的牵引方法。
绳子下端悬挂5 kg的重物,
两滑轮间的绳子与水平方向上的夹角为37∘。
求:伤腿所受的拉力大小。
(sin 37∘=0.6,cos 37∘=0.8,g取10 m/s2)
3.如图所示,有一种多功能“人”字形折叠梯,其顶部用活页连在一起,在两梯中间某
相对的位置用一轻绳系住。
可以通过调节绳子的长度来改变两梯的夹角θ。
一人
站在梯子顶部,若梯子的质量及梯子与水平地面间的摩擦不计,整个装置处于静止
状态,则( )
A.θ角越大,梯子对水平地面的作用力越大
B.θ角越大,梯子对水平地面的作用力越小
C.θ角越大,绳子的拉力越大
D.θ角越大,人对梯子的压力越大
4.唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力,设牛用大小相
等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为α和β,α<β,如图
所示,忽略耕索质量,耕地过程中,则( )
A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大
B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大
C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力
D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力
【综合演练】
我国传统弹弓术已被列入国家级非物质文化遗产名单。
如图(a)所示的“Y”形弹弓
由弓与弹丸两部分组成,其中弓包括弓弦(即皮筋)与弓弩,两根完全相同的皮筋一
端由弹兜相连,
另一端分别固定在弓弩的两个弓眼上,皮筋和弹兜质量均远小于弹丸质量。
使用
者先拉伸皮筋,并保持弹丸静止,此时两皮筋长度相同,如图(b)所示,然后释放让弹
丸弹出。
1.用20.0 N的力拉弹皃,使皮筋拉伸,此时质量为0.0200 kg的弹丸处于静止状态时,
两侧皮筋间夹角为30∘,
(1)弹丸受到的合力为__________N。
(2)此时单条皮筋的弹力大小约为__________N。
(保留3位有效数字)
2.为研究皮筋弹力与形变量之间的关系,某同学选取弹弓上同型号的一根皮筋进
行了研究。
皮筋上端悬挂在一固定力传感器上(力传感器测量方向已调整至竖直),
下端悬挂不同质量的重物,待稳定后用刻度尺测量皮筋的伸长量x,并记录相应的
力传感器示数F。
(1)在测量前,力传感器__________(选填“需要”或“不需要”)调零。
(2)由所得F−x图线可以判断:当该橡皮筋的伸长量为4.0 cm时,橡皮筋上的弹力
为__________N。
(3)该皮筋的弹力变化规律__________(选填“遵循”或“不遵循”)胡克定律,理由是
__________________________________________________。
第3讲共点力的平衡
内容梳理
【概念规律】
1.平衡状态
如果一个物体在力的作用下保持静止或__________状态,那么这个物体处于平衡
状态。
2.平衡条件
(1)物体在两个力作用下的平衡条件:两个力大小__________、方向__________,作
用在__________。
(2)物体在三个力作用下的平衡条件:两个力的合力必然与第三个力的大小
__________,沿着第三个力__________的方向。
(3)物体的平衡条件:任何一个力与其他力的合力大小__________,方向
=0。
__________,即F
合
答案:1.匀速直线运动
2.相等相反同一直线上相等相反相等相反
【问题情境举隅】
各类支架
生活中有各种各样的支架,譬如固定空调外机的支架,阳台可折叠的落地晾衣架,
支撑和平板的多功能支架。
缓慢运动
缓慢推动满载货物的超市推车,在空中慢慢飞舞的风筝,它们都处于平衡状态。
关键点拨
受力分析
【例题1】如图所示,A、B两物体在竖直向上的力F的作用下静止靠在竖直墙壁上。
物体A受到的力的个数为( )
A.2
B.3
C.4
D.5
课堂笔记:
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【点拨1】受力分析的一般步骤
(1)确定研究对象:使用整体法或隔离法确定研究对象。
对象可以是单个物体,也可
以是多个物体的组合。
(2)按顺序分析力:已知力→场力(重力、电场力、磁场力)→接触力(弹力、摩擦力)。
(3)规范作受力图:画出每一个力,并标上符号,检查是否符合力和运动的关系。
本题的解题思路:
(1)以A、B整体为研究对象,确定A与竖直墙面间是否有相互作用。
(2)运用隔离法将A物体与周围物体隔开,确定A与B之间是否存在相互作用。
分析方法
【例题2】如图所示,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;绳
的一端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。
甲、乙两物体质量相
等。
系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。
若α=50∘,则β等于( )
A.45∘
B.55∘
C.60∘
D.65∘
课堂笔记:
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【点拨2】分析共点力平衡问题的一般方法
方法一:合成法
如图(a)所示,任何一个力与其他力的合力大小相等,方向相反。
方法二:三角形法
如图(b)所示,三个力的有向
线段构成一个矢量三角形。
方法三:正交分解法
如图(c)所示,建立直角坐标
系,F
x合=0,F
y合
=0。
动态平衡
【例题3】如图所示,挡板A与B中间有一个重为G的光滑球,开始时A竖直,A、B间成
α角,则在α角缓慢增大至90∘的过程中( )
A.若A板固定,则小球对A板的压力不断增大
B.若A板固定,则小球对A板的压力先减小后增大
C.若B板固定,则小球对A板的压力不断减小
D.若B板固定,则小球对A板的压力先减小后增大
课堂笔记:
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【点拨3】分析动态平衡问题的一般方法
方法一:图解法
画受力分析,作力的平行四边形,确定未知力的大小和方向的变化。
方法二:解析法
将力进行正交分解,沿两个方向列平衡方程,利用三角函数表示各个力,确定未知
力的变化情况。
方法三:相似法
画出物体受力的矢量三角形和题目情境中的边长三角形,运动相似三角形的中的
比例关系列式求解未知力。
过关演练
【经典过关】
1.如图所示,A、B两物体在水平向右的力F的作用下静止靠在竖直墙壁上。
关于A
和B的受力情况是( )
A.B一定受到4个力
B.A可能受到4个力
C.A与B之间可能没有摩擦力
D.A与墙壁之间可能没有弹
力和摩擦力
2.如图所示,一物块置于水平地面上。
当用与水平方向成60∘角的力F1拉物块时,物
块做匀速直线运动;当改用与水平方向成30∘角的力F2推物块时,物块仍做匀速直
线运动。
若物块与地面之间的动摩擦因数为0.5,求F1和F2比值的大小。
(结果保留
两位有效数字)
3.如图,光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内,A端与水平面相切,穿在轨
道上的小球在拉力F作用下,缓慢地由A向B运动,F始终沿轨道的切线方向,轨道对
球的弹力为F N,在运动过程中( )
A.F增大,F N增大
B.F减小,F N减小
C.F增大,F N减小
D.F减小,F N增大
【综合演练】
消防演习
质量为60 kg的消防队员在一幢高楼进行索降入室训练。
他从楼顶顺着绳子下滑
至距楼顶ℎ=12 m的窗口,略作停顿后,他蹬玻璃窗荡起,再次到达玻璃窗时用力
猛踹,实现破窗而入。
1.假设消防员的下降过程是先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动,且加速时
的加速度大小等于减速时的加速度,下滑总时间为3 s。
加速下降过程中,绳索对消
防员的作用力F=__________N;减速下降过程中,加速度的方向为__________;此时
消防员处于__________状态。
2.如图所示,消防员双脚撑在玻璃窗上处于静止状态,不计他和玻璃窗之间的摩擦。
消防员双手抓绳的位置离开窗的水平距离约为1 m,则窗对人的弹力大小约为
__________N。
当消防员双脚缓慢弯曲时,绳对人的作用力大小将__________(选
填“增大”“减小”或“不变”)。
(g取10 m/s2)
第4讲实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
内容梳理
【概念规律】
1.实验目的
通过研究弹簧伸长量与悬挂重物质量的关系得到弹簧弹力与形变量的定量关系。
2.实验原理
竖直悬挂、处于静止状态的重物,其受力满足__________的条件:重物所受的重力
G与所受的弹簧弹力F大小相等、方向相反,即F=G。
利用所测得的弹簧弹力F与
弹簧的形变量x数据,画出F−x图像并进行分析,可得到弹力与形变量之间的定量
关系。
3.实验器材
弹簧、__________、钩码、铁架台及附件。
4.实验方法与步骤
改变悬挂在弹簧下端重物的质量,即按一定的比例增加钩码的数量;同时在弹簧处于__________状态时测量其长度。
利用图线处理数据,画出拟合直线,从而得到弹簧弹力F与相应形变量x之间的定量关系。
5.实验数据记录和处理
记录弹簧原长x0
以弹簧的弹力F为纵轴,弹簧的形变量x为横轴建立右图所示的坐标系,在坐标系中描出实验测得的各个数据点,并根据这些数据点画出F−x图像。
6.结果分析与实验结论
用多组弹簧实验,发现弹簧的弹力都与其形变量成__________,即:F=kx,式中k 为__________。
在弹簧一定的伸长范围内,弹簧的弹力F与其形变量x成正比关系,称为__________定律。
答案:2.二力平衡
3.刻度尺
4.静止
6.正比劲度系数胡克
关键点拨
误差来源
【例题1】如图所示,“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验装置。
若刻度尺的零刻度没有与弹簧不挂重物时的下端标记对齐,由实验数据获得的劲度系数将
__________(选填“偏大”“偏小”或“不受影响”);若实验中刻度尺没有完全竖直,读数是视线仍旧保持水平,则由实验数据获得的劲度系数将__________(选填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
课堂笔记:
_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ______________________________________________________________。
【点拨1】误差的来源
来源一:测量弹力大小时不稳定
弹簧的上端用夹子固定;下端悬挂钩码后,需待稳定后再读数。
来源二:测量弹簧长度不准确
竖直固定刻度尺,视线应与刻度保持水平读数。
来源三:描点、作图不准确
依据实验获得的数据,坐标轴的标度尽可能大一些;描线时让直线通过尽可能多的点,其他的点应均匀分布于直线的两侧。
拓展创新
【例题2】某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数,缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30∘,弹簧固定在有机玻璃管底端。
实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺,再将单个质量为200 g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数L0,数据如表所示。
实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。
采用逐差法计算弹簧压缩量,进而计算其劲度系数。
(1)利用ΔL i=L i+3−L i(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量:ΔL1=6.03 cm,ΔL2= 6.08 cm,ΔL3=__________cm,压缩量的平均值ΔL̅̅̅̅=ΔL1+ΔL2+ΔL3
=__________cm;
3
̅̅̅̅是管中增加__________个钢球时产生的弹簧平均压缩量;
(2)上述ΔL
(3)忽略摩擦,重力加速度g取9.80 m/s2,该弹簧的劲度系数为__________N/m。
(结果保留3位有效数字)
课堂笔记:
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【点拨2】1.弹簧水平放置,消除弹簧自身重力的影响。
2.如图(a)所示,将弹簧的一端固定,压缩另一端,可以研究弹簧弹力与压缩量的关系。
3.如图(b)所示,用力传感器直接测量弹力的大小。
4.用橡皮筋替代弹簧,研究橡皮筋弹力与形变量的关系。
过关演练
【经典过关】
1.如图所示,小李在做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验装置,让刻度尺0刻度线与弹簧上端平齐。
在弹簧下端挂一个钩码,静止时弹簧长度如图所示,其示数为__________cm。
(结果保留2位小数,下同)在弹簧下端挂三个钩码时,弹簧长度为26.95 cm。
已知每个钩码质量是50 g,当地重力加速度g=9.8 m/s2时,据此小李计算出弹簧的劲度系数为__________N/m。
发现计算结果与弹簧的标称值相差较大,请你帮助小李提出更合理的数据处理方案: _____________________________________________________________________ ___________。
2.如题图(a)所示,“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验装置,弹簧上端固定在铁架台上,用刻度尺测量出未挂钩码时弹簧的长度x0。
在弹簧下端悬挂钩码,稳定后测量出弹簧伸长后的长度x1。
不断增加钩码,重复上述实验。
(1)本实验中,为准确测量弹簧的长度,应在钩码处于__________状态时读数。
如题图(b)所示,在读数时,眼睛所处位置正确的是__________。
(2)获得数据后,以弹簧弹力F为纵坐标,以__________为横坐标,可以得到弹力与伸长量的关系图线,图线的__________就是弹簧的劲度系数。
(3)本实验中弹簧弹力是通过钩码的重力来获得的,我们还可以用__________来测量,使获得的弹力更精确。
3.小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等,设计了如题图(a)。